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第2問

十進法で表したときの各桁の数字の積が x2−10x−22x^2 - 10x - 22 に等しくなるような、すべての自然数 xx を求めよ。
ステップ 1/5: 桁の積は x を超えない
ざっくり言うと

先頭の桁の後に桁を1つ追加するごとに、桁の積は最大でも 99 倍にしかならないが、xx 自身はおよそ 1010 倍になる。したがって2桁以上の数では、桁の積はすぐに xx よりはるかに小さくなってしまう。

x=d1d2⋯dn‾  ⟹  d1d2⋯dn≤d1⋅10n−1≤xx=\overline{d_1d_2\cdots d_n} \;\Longrightarrow\; d_1d_2\cdots d_n \le d_1\cdot 10^{n-1} \le x
詳しい解説

xx の十進展開を d1d2⋯dnd_1d_2\cdots d_n とし、d1≥1d_1\ge1 とする。各桁は 9<109<10 以下であるから、積は d1d2⋯dn≤d1⋅10n−1d_1d_2\cdots d_n\le d_1\cdot10^{n-1} を満たし、d1d_1 は最上位の桁であるから x≥d1⋅10n−1x\ge d_1\cdot10^{n-1} が成り立つ。したがって桁の積は常に xx 以下であり、等号が成り立つのは xx が1桁の場合に限る。